DE2059594B2

DE2059594B2 - Vorrichtung zum elektrostatischen aufstaeuben von farbstoffen, pulver,faserstoffen u.dgl

Info

Publication number: DE2059594B2
Application number: DE19702059594
Authority: DE
Inventors: Gyorgy Buday Andras Bese Andras Budapest Benedek
Original assignee: Hajtomu es Felvonogyar, Budapest
Priority date: 1970-07-31
Filing date: 1970-12-03
Publication date: 1973-02-22
Also published as: ES194085U; CA926711A; GB1335071A; US3735925A; CH523720A; DE2059594A1; FR2095001A5; DK137527B; BE767389A; ES391917A1; DE2059594C3; YU112371A; BG28245A3; DK137527C; NL7106488A; SU470947A3; NL147050B; RO89397A; JPS5210891B1; ES194085Y

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufstäuben von Farbstoffen, Pulver, Faserstoffen und dergleichen Material mit einem Sprühkopf und einem Kanal für die Zuführung des aufzustäubenden Materials zum Sprühkopf, in welchem Zuführungskanal das aufzustäubende Material zwischen zwei als Kondensator wirkende Elektroden hindurchgeführt wird, die an die beiden Pole entgegengesetzten Potentials einer Gleichstromhochspannungsquelle angeschlossen sind, von welchen die eine Elektrode mit einem der anderen gegenüberliegenden Elektrode zugewandten Dielektrikum belegt ist.

Bei einer derartigen, als Spritzpistole ausgebildeten, bekannten Vorrichtung (Patentschrift Nr. 52 081 des Amte» für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin) ist der Farbzuführungsschlauch von der Hochdruckpumpe für das aufzustäubende Material zur Spritzpistole mit einer halbleitenden Schutzhülle umgeben, während in seinem Farbzuführungskanal ein an eine Hochspannungsquelle angeschlossener Metalldraht vorgesehen ist, der in die Pistole hineinragt, wobei sich die Hochspannungsquelle zwischen der Pistole und der Hochdruckpumpe befindet. Zwar mag zwischen Schutzhü".. und Metalldraht ein gewisser

ίο Kondensatoreffekt wirksam werden, durch welchen infolge des unmittelbaren Kontaktes des im Farbzuführungsschlauch geförderten aufzustäubenden Materials mit dem Metalldraht eine gewisse elektrostatische Aufladung des Materials eintritt. Jedoch ist dieser

Effekt bei der bekannten Spritzpistole nicht beabsichtigt. Vielmehr soll dort die Aufladung des aufzustäubenden Materials allein durch den Metalldraht und insbesondere durch dessen Koronawirkung an seinem Ende innerhalb der Pistole bewirkt werden, während die halbleitende Schutzhülle des Farbzuführung Schlauches nur zur Verminderung von dessen Obeifiächenaufladung sowie zur Erzielung einer homogenen Feldverteilung an dessen Oberfläche vorgesehen ist.

Der lediglich im Farbzuführungssch'.auch mögliche Kondensatoreffekt ist bei der bekannten Vorrichtung außerdem gering, und zwar deshalb, da der inn^nlie gende Metalldraht an der Wandung der Schlauchwand anliegt und iomit nicht, koaxial, sondern exzcn-

trisch zur Schutzhülle im Farbzuführungsschluueh angeordnet ist. Dadurch wird sich ein eventuel'.-·. elektrisches Feld hauptsächlich in demjenigen Bereich ausbilden, in welchem Metalldraht und Schutzhülle den geringsten gegenseitigen Abstand haben, während sich gerade in demjenigen Teil des Schlauchquerschnitts, in welchem sich der DurchtrittsKanal für die Farbteilchen befindet, nur ein geringes elektrisches Feld aufbauen kann.
Innerhalb der die eigentliche Sprühvorrichtung bildenden Pistole entsteht somit bei dieser bekannten Vorrichtung keine nennenswerte Kondensatorwirkung. Die Aufladung der Farbteilchen erfolgt dort also im wesentlichen durch den innerhalb des Zuführungskanals befindlichen Metalldraht, welche jedoch nur von geringer Intensität ist und nur deshalb genügt, weil am Ende des Metalldrahtes innerhalb der Pistole ein Koronaeffekt auftritt, der die hauptsächliche Aufladung der Farbteilchen bewirkt.

Selbst wenn jedoch Metalldraht und Schutzhülle bei der bekannten Vorrichtung eine gewisse Kondensatorwirkung erzeugen würden, würde dieser Effekt wieder dadurch aufgehoben werden, daß bei der bekannten Vorrichtung der Metalldraht geringeren Abstand vom Austrittsende des Zuführungskanals am Sprühkopf hat als die von der Schutzhülle gebildete andere Elektrode. Hierdurch gibt das aufzustäubende Material seine durch Kondensatorwirkung evtl. erhaltene Ladungsintensität in demjenigen Bereich wieder an den Metalldraht ab, in welchem diesem keine Schutzhülle mehr gegenüberliegt und keine Kondensatorwirkung mehr auftreten kann, also gerade im Augenblick unmittelbar vor dem Erreichen des Sprühkopfes in der Sprühpistole. Somit wird durch die bekannte Vorrichtung trotz Anwendung einer sehr hohen Spannung lediglich eine relativ geringe elektrostatische Aufladung des aufzustäubenden Materials gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrich-

tung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei welcher unter Vermeidung der eben geschilderten Nachteile eine nachträgliche zumindest teilweise Entladung der durch einen KondensatoreSekt elektrostatisch aufgeladenen Materialteilchen verhindert wird, so daß selbst bei Anwendung einer relativ niedrigen Hochspannung das aufzustäubende Material mit außerordentlich starker Aufladung aus dem Sprühkopf der Vorrichtung austritt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die andere gegenüber dem zu bestäubenden Gegenstand unterschiedlich aufgeladene Elektrode größeren Abstand vom Aiistrittsende des Zuführungskanals am Sprühkopf hat als die ihr gegenüberliegende eine Elektrode des Kondensators.

Hierdurch wird mit relativ geringer Hochspannung eine starke elektrische Aufladung des aufzustäubenden Materials erreicht, da dessen halbleitende Material teilchen sich von der das Material berührenden Elektrode im Einflußbereich der anderen Elektrode trennen, bevor sie ihre erhöhte Aufladung wieder an die erstgenannte Elektrode abgeben könnten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Elektroden des Kondensators aus konzentrisch ineinanderliegenden Rohren gebildet, wobei sich zwischen diesen beiden durch ein Dielektrikum getrennten Rohren der Zuführungskanal für das aufzustäubende Material befindet. Dieser Kanal kann dabei zylindrisch ausgebildet sein oder aus einer schraubenlinienförmigen Nut bestehen.

Bei den bisher bekannten Aufstäubvorrichtungen konnte bei Verwendung von Elektroden mit scharfen ■ingförmigen Kanten, Nadelspitzen oder bei einer mittelbaren ionisierenden Aufladung mittels einer mittig im Sprühkopf angeordneten Elektrode eine Aufsprühleistung von maximal 200 bis 600 g/min, erreicht werden, c'i die Steigerung der aufzustäubenden Materialmenge deren relative Aufladung naturgemäß kleiner wird. Die beim Au^fstäuben noch verwendbare minimale Ladungsmenge beträgt bezogen auf die Einheit der ausgestäubten Materialmenge 0,7 Mikrocoulomb/g. Diese minimale Ladungsmenge wird bei den bisher bekannten Streuvorrichtungen mit den erwähnten maximalen Streuleistungen erreicht. Dagegen kann mit de> erfindungsgemäßen Vorrichtung die Aufladung einer beliebig großen Materialmenge erreicht werden, ohne daß deren relative Aufladung zu gering wird. Dies ist bei der Ausbildung von modernen Aufstäubvorrichtungen mit hohen Leistungen von außerordentlicher Bedeutung.

Die Erfindung ist nicht nur bei von Hand zu bedienenden Vorrichtungen, sondern bei allen Vorrichtungen zum elektrostatischen Auf;:⁽äuben mit Vorteil anwendbar.

In der Zeichnung sind Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die in der folgenden Beschreibung erläutert werden:

Fig. I zeigt eine prinzipielle Au:,führungsform im Längsschnitt,

Fig. 2 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt,

F i g. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform, ebenfalls im Längsschnitt.

Bei dem in Fig. I dargestellten Grundprinzip ist ein aus zwei in geringem Abstand einander gegenüberliegenden rippen- oder streifenförmigen Elektroden 1 und 4 gebildeter Kondensator vorgesehen, wobei die eine Elektrode 1 über ein isoliertes Kabel 3 mit einer Hochspannungsstromquelle 2 verbunden ist, dessen anderer Pol geerdet ist. Die gegenüberliegende weitere Elektrode 4 ist ebenfalls geerdet und mit einem, der Elektrode I zugewandten Dielektrikum 5 belegt. Zwischen dem Dielektrikum 5 und der Elektrode 1 ist der Zuführungskanal 8 für das aufzustäubende Material ausgebildet, welches durch ein Rohr 7 diesem Kanal zugeführt wird. Am Austrittsende dieses Kanals ist an die Elektrode 1 ein nicht unter Strom

ίο stehender Sprühkopf 6 angeschlossen, welches zusammen mit dem gegenüberliegenden Ende des Dielektrikums S das Ausüittsende 9 des Zuführungskanals 8 für das aufzustäubende Material bildet.
Das durch das Rohr 7 angeförderte aufzustäubende

Material wird auf seinem Weg zwischen den beiden Elektroden 1, 4 durch das sich zwischen diesen beiden Elektroden bildende starke Kraftfeld aufgeladen, so daß es am Ende 9 desZuführun? '.anals den Streuraum 10 überquerend sich auf dem ^u bestäubenden

Gegenstand 11 niederschlägt, der gleiches Potential wie die Gegenelektrode 4 hat und aus Sicherheitsgründen geerdet sein kann.

Die E' :ktrode 1 endet in größerem Abstand als die Gegenelektrode 4 vom Austrittsende 9 des Zufüh-

rungskanals am Sprühkopf. Dieser größere Abstand der Elektrode 1 gewährleistet eine Trennung der im Kraftfeld zwischen den beiden Elektroden aufgeladenen Materialteilchen des aufzustäubenden Materials, bevor sie ihre Aufladung wieder an die Aufladeelek-

trode 1 abgeben könnten, da auch noch zwischen dem Ende dieser Elektrode und dem Sprühkopf der elektrostatische Zieheffekt der Gegenelektrode 4 wirksam ist, der ein Wiederentladen der Materialteilchen verhindert.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden, einen Kondensator im Zuführuiigskanal für das aufzusprühende Material bildenden Elektroden 1 und 4 als konzentrisch ineinander angeordnete Rohre ausgebildet, zwischen welchen sich das Dielektrikum 5 befindet.

An der Mantelfläche des Dielektrikums 5 ist eine schraubenlinienförmige Nut ausgebildet, die mit der Materialzuleitung 7 in Verbindung steht und den Zuführungskanal 8 für das aufzustäubende Material zum

Sprühkopf 6 der Vorrichtung darstellt. Die äußere Elektrode 1 ist durch ein isoliertes Kabel mit einer Hochspannungsstromquelle 2 verbunden, deren anderer Pol geerdet ist, während die innere Elektrode 4 ebenfalls geerdet ist. Die Zuführungsleitung 7 ist aus Isoliermaterial hergestellt.

Da-- dieser Zuführungsleitung entgegengesetzte Ende der Elektrode 1 schließt an einen diKenformig ausgebildeten Sprühkopf 6 an, durch welchen das aufzustäubende Material zum Aussprühen gelangt, das vorher innerhalb dr spiralförmigen Nut des Dielektrikums 5 durch das in dieser zwischen den beiden Elektroden 1 und 4 ausgebildete Kraftfeld aufgeladen worden ist.

Die äußere Elektrode 1 ist im Abstand von einem aus isoliermaterial hergestellten Gehäuse 12 umgeben, das mit der Elektrode 1 einen Ringkanal mit Einlaß 13 für Druckluft bildet und an der Außenseite des Spriihkopfes 6 um diesen herum einen ringförmigen Spalt 14 freiläßt. Durch diesen Spalt kann am Rand des Sprühkopfes 6 ein dem Ringkanal 13 zugeführtcr Luftstrom aus dem Gehäuse zum Austreten gebracht werden, wodurch das Versprühen des aus dem Sprühkopf 6 austretenden Materials noch verstärkt wird.

Das durch die Zuführleitung 7 unter Druck heranströmende aufzustäubende Material legt in der Vorrichtung zu deren Austrittsende 9 einen relativ langen schraubenlinienförmigen Weg zwischen den beiden konzentrisch ineinanderliegenden Elektroden 1, 4 zurück, zwischen welchen sich ein starkes Kraftfeld befindet. Hierdurch wird schon vor dem Versprühen eine außerordentlich gleichmäßige und äußerst starke Aufladung des Materials gewährleistet, so daß dieses Material nach dem Verlassen der Vorrichtung sich in gleichmäßiger Schichtstärke auf den zu bestäubenden oder zu beschichtenden Gegenstand niederschlagen kann.

Wenn der Druck des dem Sprühkopf 6 zuströmenden Materials genügend groß ist und das Austrittsende 9 im Sprühkopf entsprechend klein, wird das Material beim Austreten aus dem Sprühkopf zerstäubt. Hat das dem Sprühkopf zugeführte Material einen relativ geringen Druck, svird die Zerstäubung durch die durch den Ringspalt 14 am Umfang des Sprühkopfes aus dem Gehäuse austretende Druckluft bewirkt.

Bei dem in Fig. 3 im Schnitt dargestellten Handzerstäubungsgerät strömt das aufzustäubende, elektrisch aufzuladende Material über die Einführungsleitung 17 und der Zuführungsleitung 7 dem Zuführungskanal 8 zu, wobei zwischen der Einführungsleitung 17 und der anschließenden Leitung 7 ein mit einer Drucktaste 20 zu betätigendes Ventil 19 angeordnet ist. Die Zerstäubungsluft gelangt bei diesem Gerät über das Zuleitungsrohr 16 zum Rohr 13, zwischen welchen beiden Rohren ebenfalls ein mit der Drucktaste 20 betätigbares Ventil 18 angeordnet ist.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird durch Drücken der Taste 20 die Verbindung zwischen den Leitungen 7 und 17 bzw. den Rohren 13 und 16 geöffnet, wodurch das in die Leitung 17 einströmende, mit der Vorrichtung aufzustäubende Material über die Zuführungsleitung 7 zu dem Zuführungskanal 8 gelangt. Letzterer ist von einem Dielektrikum 5 umgeben, das innerhalb einer rohrförmig ausgebildeten Elektrode 4 angeordnet ist, die über den Handgriff 15 der Vorrichtung geerdet ist. In dem dem Sprühkopf 6 benachbarten Bereich des Zuführungskanals 8 befindet sich die zweite zylindrisch ausgebildete Elektrode 1, die über ein isoliertes Kabel 3 mit einer Hochspannungsstromquelle 2 verbunden ist, deren anderer Pol geerdet ist. Zwischen dieser Elektrode 1 und der äußeren Elektrode 4 wird im Zuführungskanal 8 ein starkes Kraftfeld ausgebildet, durch welches das in diesem Kanal zum Sprühkopf 6 strömende aufzustäubende Material gleichmäßig aufgeladen wird. Nach erfolgter elektrostatischer Aufladung wird dieses zum Sprühkopf 6 gelangende Material an dessem Austrittsende 9 entweder durch den Materialdruck selbst oder durch Druckluft zerstäubt, weiche über die Rohre 16 und 13 und einem anschließenden Kanal 21 einem ringförmigen Austrittsspalt 14 zugeführt wird, der sich

ίο um den Sprühkopf 6 herumerstreckt. Der Kanal 21 und der Austrittsspalt 14 werden durch das die äußere Elektrode 4 im Abstand umgebende zylindrische Gehäuse^ gebildet. Das so zerstäubte elektrostatisch aufgeladen«; Material strömt dann über einen Streuraum 10 dem in Fig. 3 nicht dargestellten, mit der Elektrode 4 auf gleichem Potential stehenden zu bestäubenden Gegenstand 11 zu, auf welchem es sich gleichmäßig und dicht absetzt.

Das zylindrische Gehäuse 12 trägt einen geerdeten Handgriff 15, wodurch ein vollkommen gefahrloses Arbeiten möglich ist.

Auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 2 und 3 hat die Aufladeelektrode 1 größeren Abstand vom Aus'.ittsende des Zuführungskanals am Sprühkopf als die Gegenelektrode, um den elektrostatischen Zieheffekt der letzteren mindestens solange wirksam sein zu lassen, bis sich die aufgeladenen Teilchen des aufzustäubenden Materials von der Aufladeelektrode 1 getrennt haben. Dieser größere Abstand der Elektrode 1 von dem Austrittsende des Zuführungskanals am Sprühkopf bedeutet insbesondere bei Funkengefahr auch eine erhöhte Sicherheit.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die beiden im geringen Abstand von wenigen MiIimetern bzw. Zehntel-Millimetern voneinander befindlichen Elektroden des Kondensators, der vor dem Versprühen des aufzustäubenden Materials von diesem durchlaufen wird, bei einer angelegten Hochspannung von nur 15 bis 20 kV eine für das Aufstäuben völlig ausreichende Feldstärke von 30 bis 50 kV/ cm sicherstellt und ein außerordentlich gle^; hmäßiges Aufladen des aufzustäubenden Maten.dis durch dieses Kraftfeld gewährleistet. Dabei ist diese Aufladung im Gegensatz zu den bisher allgemein bekannten Vorrichtungen mit einer im Inneren des Sprühkopfes angeordneten Metallelektrode unabhängig von dem Abstand des Sprühkopfes zu dem zu bestäubenden Gegenstand und damit auch unabhängig davon, ob der zu bestäubende Gegenstand eine ebene oder unebene Oberfläche hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Aufstäuben von Farbstoffen, Pulver, Faserstoffen und dergleichen Material mit einem Sprühkopf und einem Kanal für die Zuführung des aufzustäubenden Materials zum Sprühkopf, in weichem Zuführungskanal das aufzustäubende Material zwischen zwei als Kondensator wirkenden Elektroden hindurchgeführt wird, die an die beiden Pole entgegengesetzten Potentials einer Gleichstromhochspannungsquelle angeschlossen sind, von welchen die eine Elektrode mit einem der anderen gegenüberliegenden Elektrode zugewandten Dielektrikum belegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die μ dere gegenüber dem zu bestäubenden Gegenstand (11) unterschiedlich aufgeladene Elektrode (1) größeren Abstand vom Austrittsende (9) des Zuführungskanals (8) am Sprühkopf (6) hat als die ihr gegenüberliegende eine Elektrode (4) des Kondensators.

2. Vorrichtung nach Anspruch ', dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (1, 4) des Kondensators aus konzentrisch ineinanderliegenden Rohren gebildet sind und daß zwischen diesen beiden durch ein Dielektrikum (5) getrennten Rohren der Zuiührungskaual (8) für das auf-"'stäubende Material ausgebildet i:,.

3. Vorrichtung nach Ansp.uch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungsi anal (8) für das aufzustäubende Material zwischen den beiden konzentrisch ineinander angeordneten Rohrelektroden (1, 4) zylindrisch ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden konzentrisch ineinander angeordneten Rohrelektroden (1, 4) befindliche Zuführungskanal (8) für das aufzustäubende Material aus einer schraubenlinienförmig angeordneten Nut im Dielektrikum (5) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Austrittsendes (9) des Zuführungskanals (8) für das Material ein Kanal (21) für Druckluft in den Sprühkopf (6) einmündet.